68 건설기술/쌍용

건축 ▶▶ 기술정보 Ⅱ

건축공사 현장의 BIM 활용성 분석2

글 김현중 ＼ 건축기술팀 대리 ＼ 전화 02-3433-7723 ＼ E-mail hjkim2157@ssyenc.com

1. 머리말

최근 건설 프로젝트가 대형화, 복잡화됨에 따라 참여주체가 다양

해지고 방대한 양의 정보들이 발생하고 있다. 건설 프로젝트를 효

율적으로 관리하기 위해 프로젝트 참여자 간의 협업이 중요하며,

프로젝트 수행 중 작성되는 정보의 수집 및 공유, 관리가 성공적

인 프로젝트 수행을 위한 중요한 요소이다. 이러한 맥락에서 정

보의 효율적인 관리 및 참여자 간의 정보를 공유하는 방식으로

BIM(Building Information Modeling)이 적극적으로 도입되고 있다.

우리나라는 2012년부터 조달청에서 발주하는 500억원 이상 공공공

사에 BIM의 적용을 의무화하였고, 2016년부터 맞춤형서비스로 집

행되는 모든 공사에 ‘건설정보모델링(BIM)’을 의무화 하였다.

이와 같이 BIM 도입 확대에 따라 BIM 적용 방식 및 활용방안에 대

해 검토하거나 실제 BIM을 도입하는 프로젝트가 증가하고 있다.

본 고에서는 건축공사 사례를 중심으로 시공단계에서 현장의 요구

사항에 맞춰 가장 쉽고 빠르게 BIM을 적용하고 활용한 사례를 살펴

보고, 시공단계 BIM 활용 수준을 소개하고자 한다.

2-1. BIM 정의

BIM이란 3D 모델을 기반으로 건설 프로젝트의 기획, 설계, 시공, 유

지관리 단계에 이르는 생애주기 동안에 발생되는 정보를 통합 관리

하는 기술 및 프로세스를 말한다.

국토교통부 건축분야 BIM 적용가이드에 따르면, BIM이란 건축, 토

목, 플랜트를 포함한 건설 전 분야에서 시설물 객체의 물리적 혹은

기능적 특성에 의하여 시설물 수명주기 동안 의사결정을 하는데 신

뢰할 수 있는 근거를 제공하는 디지털모델과 그의 작성을 위한 업

무 절차를 말한다.

2-2. BIM 발주현황

국내는 프로젝트의 효율적인 정보관리와 의사소통을 위해 2009년

부터 BIM이 본격적으로 적용되었고, 조달청은 2009년부터 2015년

9월까지 21건, 총 4조 354억원 규모의 맞춤형 서비스 사업에 BIM을

적용하여 발주하였으며 대표적인 프로젝트는 <표 1>과 같다.

표 1 BIM 적용 발주현황

연도 프로젝트

2009

· 용인시민체육공원 조성사업· 서울대학교 병원 지하복합 진료공간사업· 행복청 복합커뮤니티센터· LH공사 양주 회천지구A-1BL· LH공사 파주•운정3지구 A4 BL

2010· 전략거래소 본사 사옥 지방이전사업· 강릉아트센터

2011· 디지털방송 콘텐츠 지원센터· 전략거래소 본사 사옥 지방이전사업

2012· 성남시 의료원 · LH공사 본사 신사옥 건설공사

2013· 한국전파진흥원 신축사업· 건강보험심사평가원 신사옥 건립· 세종시 임차청사 건립사업

2014 · EBS디지털통합사옥

2. 국내 BIM 현황

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2-3. BIM 가이드라인

국토교통부 “건축분야 BIM 적용가이드”, 조달청 “시설사업 BIM 적

용 기본지침서”가 기본적인 BIM 가이드라인으로 제시되고 있으며,

가이드라인 구성 및 내용은 <표 2>와 같다.

표 2 BIM 가이드라인 구성

구분 주요 구성 및 내용

국토교통부건축분야 BIM 적용가이드

· BIM 업무가이드, 기술가이드, 관리가이드 · BIM 적용가이드 및 가이드 활용· BIM 데이터 작성기준, 품질기준

조달청시설사업 BIM 적용

기본지침서

· 조달청 BIM 관리지침· 계획/중간/실시설계 BIM 적용지침· 시공단계 BIM 적용지침 · BIM 속성입력기준, 결과보고서, 표준 템플릿

국토교통부 가이드는 개방형 BIM 도입을 위한 국내 및 국제 BIM 표

준의 일관성 확보를 위한 공통적 요건을 제공할 목적으로 작성되었

다. 이 가이드는 공공 또는 민간기관이 고유의 목적과 환경 여건에

따라 BIM 실무기준을 제작할 수 있도록 BIM 업무가이드, BIM 기술

가이드, BIM 관리가이드를 제공한다.

조달청의 지침서는 시설사업의 공모 및 설계단계에 BIM을 적용하고,

BIM 모델을 시공 및 유지관리 단계에서도 활용하기 위한 업무기준

을 제공할 목적으로 작성되었다. 이 지침서는 조달청 BIM 관리자의

BIM 발주사업 관리에 필요한 사항을 기술하고, BIM 발주사업의 응모

자, 입찰자, 당선자, 계약자의 BIM 모델 개발 및 운용에 필요한 데이

터 작성기준, 산출물 제출기준, 평가기준을 정의하고 있다.

국토교통부 가이드와 조달청 지침은 BIM 데이터 작성 방법과 제출

물 위주의 내용으로 작성되어 있지만, 국토교통부 가이드는 건축분

야에서 BIM을 활용하기 위한 업무지침서 작성에 필요한 사항을 정

의하고 있는 반면 조달청 지침서는 건축 프로세스에 BIM을 적용하

려는 성격이 강하다.

2-4. 시공단계 BIM 적용지침

조달청 지침서는 프로젝트 진행 단계별 BIM 적용지침에서 BIM 적

용 범위, 활용목표 및 대상을 제시하고 있다. 시공단계 BIM 적용지

침은 시공단계 BIM 적용 시 기본적으로 활용할 수 있는 기본범위와

사업의 특성에 따라 발주자의 요구 또는 시공자가 제안하는 시공

BIM 업무수행계획서에 따라 선택적으로 활용할 수 있는 확장범위

를 제시하고 있으며, 세부항목은 <표 3>, <표 4>와 같다.

표 3 기본범위

활용목표 대상

BIM 업무환경 구축 지원

· BIM 데이터를 활용할 수 있는 시스템환경 및 교육 프로그램 등의 업무환경 구축 지원

시공 BIM 데이터 작성

· 실시설계 BIM 데이터를 수정 및 보완하여 작성

시공도/제작도작성

· BIM 데이터 추출도면을 기반으로 시공도면 및 부재 제작도 작성

간섭확인 및 시공성 검토

· 공종간 물리적 충돌간섭요인 사전제거· 시공에 문제 또는 어려움이 있는 경우의 문제 해결

대안검토 및설계변경 지원

· 설계변경 요인 분석및 대안 검토· 시공성능 향상을 위한 대안 검토

표 4 확장범위

활용목표 대상

공정시뮬레이션

· 시공현장의 공정관리에 BIM 요소 연계

수량 데이터산출

· 시공 업무에 필요한 정확한 자재수량 산출 및 확인

As-Built모델 작성

· 준공 이후의 유지관리 목적으로, 유지 관리에 필요한 완료 모델 제작 및 관련 정보 입력

시각화 자료제작

· 품질관리, 안전관리, 현장교육 등 시공관리에 BIM 정보 활용

조달청 지침서는 BIM의 적용범위와 방법을 구체적으로 제시하지

못하고 기본범위에 해당하는 항목은 설계지원의 업무에 치중되어

있다. 실제 현장에서 자주 활용되는 업무들은 확장범위에 포함되어

있으며, 구체적인 적용범위 및 수준은 시공자 제안사항으로 정하고

있다. 하지만, 시공자 기술제안으로 BIM 적용범위와 활용방안을 결

정하기는 힘든 실정이다.

당사는 발주처 요구사항에 대응하여 시공단계에 BIM을 적용하거나,

BIM 기술제안으로 BIM 적용 및 활용범위를 설정하고 수행하였다.

설계 적정성 검토(2D와 3D), 각 공종간 간섭체크, 사전 시공계획 및

시공성 검토, 단순 공정 순서관리에서 벗어나 공정과 비용 연계한

공정시뮬레이션(4D), 간단한 수량 및 물량 산출부터 완벽하진 않지

만 공사비 산출(5D), 설계도면 및 Shop도면 추출 등 다양한 부분에

서 활용하였다.

3. BIM 활용성 분석

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<표 6>과 같이 입찰단계 BIM 모델은 시공 시퀀스 이미지 작성에 활

용하기 위해 모든 객체를 상세하게 작성하지 않고, 골조와 간략한

건축마감, 외피마감을 중심으로 작성 후 활용할 수 있다.

초기 현장지원 및 기술지원 단계 BIM 모델은 골조 전체와 기본적인

건축마감 작성 후 검토가 필요한 일정부분만 추가적으로 상세하게

작성한다.

시공단계 BIM 모델은 모든 골조와 건축마감 작성 후 전체 또는 부

분적인 설비, 전기분야까지 작성한다. 단순히 BIM 모델 작성에서 끝

나는 것이 아니라 현장의 공종, 레벨, 공구, 계획공정 등 향후 활용

하게 될 운영 정보까지 입력한다.

3-2. 설계오류 및 간섭검토

BIM 모델을 가장 많이 활용하는 사례가 설계오류 및 간섭검토이며,

BIM 모델의 정확성을 높이기 위해 설계기준 반영 여부를 확인하고,

객체 중복 작성여부 검토 및 공종간 간섭검토를 진행한다.

[그림 1]과 같이 BIM 소프트웨어 기능을 사용하여 쉽게 간섭검토를

진행할 수 있다. 간단한 조건 설정부터 세부적인 조건 설정이 가능

하고, 중복이나 간섭이 발생하는 부위에 대한 정보와 이미지까지

첨부된 결과 보고서를 얻을 수 있다.

BIM은 간단한 프로세스가 아니며 3D 모델 구축, 간섭검토와 같이

단순한 몇 가지 기능을 활용하는 것으로 완성되는 사항이 아니지

만, 발주처 및 현장의 요구사항에 맞춰 빠르고 효율적으로 BIM을

적용하고 활용하는 사례 및 방법 7가지를 소개하겠다. 7가지 활용

사례는 <표 5>와 같다.

표 5 BIM 활용사례 및 효과

활용사례 효과

BIM 모델작성

· 객체 정보기반 3D 모델링, 시각화· 모델과 도면의 일관성 향상

설계오류 및 간섭검토

· 설계변경 및 시공오류 최소화· 참여자간 의사소통 증진

물량산출 · 부위별, 공종별, 단계별 물량산출 및 견적정보추출

도면작성· 모델과 도면의 연계· 모델에서 설계, 시공, 샵 드로잉 추출

시각화 자료· 객체 내 포함되어 있는 건물정보 추출 및 문서화· 이미지 컷 및 동영상 작성을 통한 신속한 의사결정 지원

공정시뮬레이션· 공정간 간섭 및 공사일정 오류 검토· 일정계획 및 자원투입계획 조정

클라우드 서비스 활용

· 클라우드 서비스를 통한 사무실과 현장의 BIM 데이터의 활용 및 협업

· 하드웨어 및 소프트웨어의 제약이 없음

3-1. BIM 모델 작성

BIM 모델은 3D 기반의 속성정보를 갖고 있는 객체 즉 바닥, 벽, 기

둥, 천장, 문, 창 등 패밀리의 조합으로 작성되며, 프로젝트 단계별

BIM 활용 목적에 따라 작성범위 및 LOD(Level of Detail) 수준을 다

르게 설정한다.

표 6 단계별 BIM 모델 작성 수준

입찰단계

초기현장지원

및기술지원

시공단계

[그림 1] BIM 소프트웨어를 사용한 간섭검토

[그림 2] 기계실 설계오류 검토

설계오류검토 간섭보고서

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[그림 4]와 같이 BIM의 물량산출은 산출하고자 하는 대상의 모

든 객체에 대한 정보를 일람표로 산출 후 필요한 정보나 형식으로

sorting하는 과정을 진행한다. 이런 방법으로 부재별, 공구별, 공종

별, 공정별 물량 등 다양한 데이터를 산출할 수 있다. 하지만 BIM

모델에서 산출된 물량은 정미량이기 때문에 견적이나 공무에서 말

하는 할증량이 반영된 물량과는 차이가 있으며, BIM 모델 작업자의

모델링 수준 및 모델의 디테일 수준에 따라 결과가 다를 수 있다.

3-4. 도면작성

BIM 모델에서 평면도, 입면도, 단면도 등 2D 도면을 작성 또는 조감

도, 투시도 등 이미지를 활용한 3D 도면을 작성하는 사례이다.

BIM 모델이 작성되면 쉽게 도면작성이 가능하지만, 클릭 한번에 자

동으로 2D, 3D 도면이 작성되는 것은 아니다.

[그림 2]와 같이 단순한 간섭검토 기능을 사용하여 발견할 수 없는

기초부분, 기계실, 전기실 레벨 계획 검토, 경사로 계획 검토, MEP

작업공간 및 천장내부 공간계획 검토, 슬리브 위치 검토 등과 같은

설계 오류부분 검토에 BIM 모델을 활용한다.

[그림 3]과 같이 공사 초기 MEP Coordination을 통해 최적의 설

계안 도출 후 Shop drawing을 진행하여, 의사결정 시간 및 Shop

drawing 작성 기간을 단축한다.

3-3. 물량산출

BIM 모델에 작성된 모든 부재에 대한 물량이 산출 가능하고, 견적

을 위한 부재, 공종, 공구 등으로 영역별 면적, 수량, 볼륨 등을 산

출한다. BIM 모델 작성 과정에서 입력한 공종, 공구, 레벨, 공정정보

등의 현장정보를 활용하여 물량산출을 진행하며, CAD를 통한 물량

산출 시 누락될 수 있는 사각부분의 물량까지 산출이 가능하다.

하지만 모든 요소가 3D로 작성되지 않기 때문에 일부 항목은 BIM

에서 산출한 면적이나 물량에 계산식을 대입하여 산출한다. 예를

들어 방수는 모델에 작성되지 않지만, 벽이나 바닥의 면적을 산출

한 후 계산식을 대입하여 산출한다.

[그림 3] MEP Coordination

[그림 4] 콘크리트 물량산출

[그림 5] BIM 모델에서 도면작성

BIM 모델

2D 주석요소 작성 Sheet 구성

뷰 추출

[그림 6] 이미지를 활용한 3D 도면

설계 대안 제시

변경 전 변경 후

MEP Coordination

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[그림 8]과 같이 무료로 공개되는 지형정보 및 지역의 다양한 정보(건물,

도로, 다리, 철도 등)를 활용하여 현장의 지형 및 도로, 주변현황을 3D 모

델로 빠르게 구축하고 현장의 가시설 설치 검토를 진행할 수 있다.

[그림 9]와 같이 클라우드 기반의 서비스를 활용하여 Web, Mobile,

Tablet PC에서 협업을 진행하고, 개념설계/경관도로/도시계획 검토

등 개념/기본 설계 시 신속한 대안검토와 간단한 작업만으로 시각

화 자료 작성이 가능하다.

3-6. 공정시뮬레이션

계획대비 실적비교 또는 대안비교 시뮬레이션을 통해 합리적으로

공정계획을 수립할 수 있도록 지원하는 기능으로 공정표상에서 공

정간 간섭 및 공사일정의 오류를 확인하는 활용 사례이다.

[그림 5]와 같이 먼저 BIM 모델에서 도면을 작성할 뷰를 추출하고,

새로운 Sheet 작성 후 추출한 뷰를 Sheet에 배치한다. 뷰를 배치한

후 스케일을 조절하고 가시성 설정을 통해 Sheet를 구성한다. 마지

막으로 도면에 추가적인 정보 표현을 위한 2D 주석요소(키맵, 실명,

치수, 재료명, 범례, 상세선 등)를 작성한다.

BIM 모델을 활용한 도면작성의 가장 큰 장점은 설계변경 및 도면수정

시간의 단축이다. BIM 모델에서 변경되는 사항은 해당 객체가 포함되

어 있는 모든 도면에 적용되기 때문에, 모든 도면을 찾아서 수정하더

라도 CAD 기반의 도면보다 수정시간이 단축된다.

또한 [그림 6]과 같이 조감도 및 투시도를 첨부하여 도면을 작성하기

때문에, 도면에 대한 이해도가 향상되며 정확한 의사전달이 가능하다.

3-5. 시각화 자료 작성

BIM 모델에서 이미지, 동영상, 뷰어파일 등 다양한 포맷의 자료

를 작성하여 신속한 의사결정을 지원하는 활용사례이다. Digital

Mock-up을 통한 시공계획 및 대안 검토, 랜더링을 통한 마감재 검

토, 영상물 제작, 주변지형 및 현황을 반영한 사전검토가 BIM 모델

을 활용해 시각화 자료를 작성하는 대표적인 사례이다.

[그림 7]과 같이 랜더링을 통한 마감재 검토의 경우 CG처럼 고퀄리

티 이미지 작성을 위해서는 전문적인 랜더링 설정 및 랜더링 시간

이 필요하다. 하지만, BIM 소프트웨어를 활용한 공간의 분위기나 마

감재 검토를 위한 랜더링은 짧은 시간에 작성이 가능하다.

3D PDF를 활용하면 현장의 하드웨어, BIM 소프트웨어 및 BIM 운영

가능 인원 등 다양한 제약에서 벗어나 PC 및 모바일 기기를 활용하

여 BIM 모델을 활용한 협업을 진행할 수 있다.

또한 전문적인 랜더링 및 영상제작 프로그램을 활용한 홍보영상 제

작을 진행하고, 발주처나 감리 대상의 공정회의, 주민설명회의 자료

로 사용하는 경우도 있다.

[그림 7] 시각화 자료 작성

랜더 작업으로 실제 재질감을 반영하여 마감 검토 3D PDF를 활용한 시각화 자료 작성

현장 가시설 설치 검토홍보영상 제작

[그림 8] 지형 및 주변현황 작성과정

❹ 시각화 자료 작성❸ 시설물 모형 구축❷ 이미지 드레이핑❶ 지형데이터 구축

• 애니메이션(자동차 동선)

• 이미지 컷• 날짜, 시간, 바람의 방

향, 구름 등 조정 가능

• 사업대상지 대지경계 및 건축물, 가설장비 작성

• 지형, 도로, 하천, 교량, 주변건물 등 구축

• 구글어스에서 위성사진 작성 후 불러오기

• 작성된 지형데이터에 맞게 배치

• DEM 데이터를 활용한 3D 지표연생성

• 국제 지리정보부와 미국 항공우주국주관

[그림 9] 클라우드 기반 설계검토

지형구축 및 분석 설계 협업

• dwg, shp를 활용한 지형구축• Model Builder를 활용한 전세

계지역의 지형구축• 높이, 경사, 경사방향분석

• 도로 및 교차로 설계• 교량설계• 배수시설 설계• 설계 비교안 작성

• 설계보고 워크플로우• 그룹 설정을 통한 협업• 공청회 및 주민설명회 활용

[그림 10] 공정시뮬레이션

현장 공구계획

공정표 작성 공정시뮬레이션 (Naviswork mANAGE)

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지금까지 시공단계에서의 가장 쉽고 빠르게 BIM을 적용하고 활용

하는 사례 7가지를 살펴보았다. 위 사례들은 BIM에서 말하는 프로

젝트 전체를 운영하는 개념보다 부분적으로 BIM을 활용한 사례지

만, 현장의 요구사항과 업무 생산성 향상을 위해 빠르게 BIM을 적

용하고 활용할 수 있는 사례이다.

많은 건설 현장에서 설계와 시공 정보를 통합한 BIM 모델 작성 후

엔지니어링 정보를 상호 교류하여 공종간 협업 및 조율을 진행하고

있지만, 현장의 BIM 활용사례는 BIM 기능의 극히 일부분에 머물고

있다. 아직까지 BIM을 통한 비용관리, 일정관리, 시설물 유지관리

(FM), 자산관리(AM) 등 확장적인 BIM 활용은 미미한 실정이다.

원인으로는 BIM 적용으로 인해 투자비는 증가, 전문적인 BIM 운영

자 부족, 업무 프로세스 정립 부족, 매뉴얼 부재, 참여자들의 인식변

화 부족 등을 뽑을 수 있다.

단순히 BIM 소프트웨어의 기능을 활용하는 수준에서 벗어나 BIM을

적용하여 사업기간 전체를 효과적으로 관리하고 비용절감을 통한

생산성 향상을 달성하기 위해서는 BIM 전략수립, BIM 조직 구성 및

역량 강화, BIM 운영 매뉴얼, BIM 기술력 확보 등이 필요하다.

참고문헌

❶ 유용신, 정지성, 정인수, 윤호빈, 이찬식 (2013), “시공단계의 BIM기반 건설사업관리 업무절차

모델 개발”, 한국건설관리학회 논문집, Vol.14 No.1

❷ 박규현, 진상윤 (2015), “공공공사 BIM 발주지침 문제점 분석을 통한 입찰안내서 개선방안 도

출”, 대한건축학회논문집, Vol.31 No.3

❸ 조용현, 이주성, 함남혁, 김재준 (2016), “국내 건설회사 BIM 프로젝트의 사례 분석을 통한

BIM전략 수립 방안 – 2009년부터 2015년까지 프로젝트의 BIM Use를 중심으로 –”, 한국BIM

학회 논문집, Vol.6 No.2

❹ 김태현, 이찬식 (2014), “공공발주공사 BIM 활용 실태조사”, 한국건설관리학회, 전국 대학생

학술발표대회 논문집

❺ 최재현, 류한국 (2015), “건축공사 현장의 공사관리를 위한 BIM(Building Information Modeling)

적용과 효과 분석”, 한국건축시공학회 논문집, Vol.15 No.1

❻ 조달청 (2015), 시설사업 BIM적용 기본지침서 v1.3

[그림 10]과 같이 BIM 모델을 활용하여 공정시뮬레이션을 진행하기

위해서는 BIM 모델 작성 시 공정정보의 입력이 필수조건이다. 공정

표에 작성된 Task 이름과 BIM 모델의 공정정보 이름이 동일하게 작

성되어야 하며, BIM 모델과 공정표를 연결하여 공정시뮬레이션을

진행한다.

3-7. 클라우드 서비스 활용

클라우드 서비스를 통해 BIM 모델을 활용하고 협업을 진행하는 사

례이며, 하드웨어 및 소프트웨어의 제약에서 벗어나 BIM 모델을 누

구나 쉽고 빠르게 활용할 수 있다.

최근 많이 사용되고 있는 클라우드 기반의 서비스는 Web, Mobile,

Tablet PC등 컴퓨터 및 다양한 스마트기기에서 사용 가능하다. 또한

모든 정보를 한 곳에 보관, 관리, 운영이 가능하기 때문에 단일화된

작업 공간을 통한 협업을 진행 할 수 있으며, BIM 모델, CAD, DXF,

PDF, PPT, WORD, JPG 등 다양한 파일 포맷을 지원한다.

프로젝트 참여자들은 업로드 된 다양한 포맷의 파일 검토가 가능하

고, 검토 시 발견되는 부분은 주석을 통하여 의견 및 검토사항을 기

재할 수 있다. 이때 작성된 검토내용은 다른 프로젝트 참여자도 실

시간으로 확인할 수 있으며, 이메일을 통하여 내용이 전달된다.

[그림 12] 주석을 활용한 검토내용 작성

[그림 11] 클라우드 서비스를 통한 BIM 모델 활용

클라우드기반

파일공유

Web Tablet PC

2D, 3D파일보기

실시간검토

속성정보검토

버전관리

모바일 기기활용

4. 맺음말